Giáo trình toán rời rạc - ĐỒ THỊ

Tham khảo tài liệu giáo trình toán rời rạc - đồ thị, khoa học tự nhiên, toán học phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình toán rời rạc - ĐỒ THỊ CHƯƠNG III ĐỒ THỊ Lý thuyết đồ thị là một ngành khoa học được phát triển từ lâu nhưng lại cónhiều ứng dụng hiện đại. Những ý tưởng cơ bản của nó được đưa ra từ thế kỷ 18 bởinhà toán học Thụy Sĩ tên là Leonhard Euler. Ông đã dùng đồ thị để giải quyết bài toán7 chiếc cầu Konigsberg nổi tiếng. Đồ thị cũng được dùng để giải các bài toán trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Thídụ, dùng đồ thị để xác định xem có thực hiện một mạch điện trên một bảng điệnphẳng được không. Chúng ta cũng có thể phân biệt hai hợp chất hóa học có cùng côngthức phân tử nhưng có cấu trúc khác nhau nhờ đồ thị. Chúng ta cũng có thể xác địnhxem hai máy tính có được nối với nhau bằng một đường truyền thông hay không nếudùng mô hình đồ thị mạng máy tính. Đồ thị với các trọng số được gán cho các cạnhcủa nó có thể dùng để giải các bài toán như bài toán tìm đường đi ngắn nhất giữa haithành phố trong một mạng giao thông. Chúng ta cũng có thể dùng đồ thị để lập lịch thivà phân chia kênh cho các đài truyền hình.3.1. ĐỊNH NGHĨA VÀ THÍ DỤ. Đồ thị là một cấu trúc rời rạc gồm các đỉnh và các cạnh (vô hướng hoặc cóhướng) nối các đỉnh đó. Người ta phân loại đồ thị tùy theo đặc tính và số các cạnh nốicác cặp đỉnh của đồ thị. Nhiều bài toán thuộc những lĩnh vực rất khác nhau có thể giảiđược bằng mô hình đồ thị. Chẳng hạn người ta có thể dùng đồ thị để biểu diễn sựcạnh tranh các loài trong một môi trường sinh thái, dùng đồ thị để biểu diễn ai có ảnhhưởng lên ai trong một tổ chức nào đó, và cũng có thể dùng đồ thị để biểu diễn cáckết cục của cuộc thi đấu thể thao. Chúng ta cũng có thể dùng đồ thị để giải các bàitoán như bài toán tính số các tổ hợp khác nhau của các chuyến bay giữa hai thành phốtrong một mạng hàng không, hay để giải bài toán đi tham quan tất cả các đường phốcủa một thành phố sao cho mỗi đường phố đi qua đúng một lần, hoặc bài toán tìm sốcác màu cần thiết để tô các vùng khác nhau của một bản đồ. Trong đời sống, chúng ta thường gặp những sơ đồ, như sơ đồ tổ chức bộ máy,sơ đồ giao thông, sơ đồ hướng dẫn thứ tự đọc các chương trong một cuốn sách, ...,gồm những điểm biểu thị các đối tượng được xem xét (người, tổ chức, địa danh,chương mục sách, ...) và nối một số điểm với nhau bằng những đoạn thẳng (hoặccong) hay những mũi tên, tượng trưng cho một quan hệ nào đó giữa các đối tượng. Đólà những thí dụ về đồ thị.3.1.1. Định nghĩa: Một đơn đồ thị G = (V, E) gồm một tập khác rỗng V mà các phầntử của nó gọi là các đỉnh và một tập E mà các phần tử của nó gọi là các cạnh, đó là cáccặp không có thứ tự của các đỉnh phân biệt. 373.1.2. Định nghĩa: Một đa đồ thị G = (V, E) gồm một tập khác rỗng V mà các phầntử của nó gọi là các đỉnh và một họ E mà các phần tử của nó gọi là các cạnh, đó là cáccặp không có thứ tự của các đỉnh phân biệt. Hai cạnh được gọi là cạnh bội hay songsong nếu chúng cùng tương ứng với một cặp đỉnh. Rõ ràng mỗi đơn đồ thị là đa đồ thị, nhưng không phải đa đồ thị nào cũng là đơnđồ thị.3.1.3. Định nghĩa: Một giả đồ thị G = (V, E) gồm một tập khác rỗng V mà các phầntử của nó gọi là các đỉnh và một họ E mà các phần tử của nó gọi là các cạnh, đó là cáccặp không có thứ tự của các đỉnh (không nhất thiết là phân biệt). Với v∈V, nếu (v,v)∈E thì ta nói có một khuyên tại đỉnh v. Tóm lại, giả đồ thị là loại đồ thị vô hướng tổng quát nhất vì nó có thể chứa cáckhuyên và các cạnh bội. Đa đồ thị là loại đồ thị vô hướng có thể chứa cạnh bội nhưngkhông thể có các khuyên, còn đơn đồ thị là loại đồ thị vô hướng không chứa cạnh bộihoặc các khuyên.Thí dụ 1: v1 v2 v3 v4 v1 v2 v3 v5 v6 v7 v4 v5 v6 Đơn đồ thị Giả đồ thị3.1.4. Định nghĩa: Một đồ thị có hướng G = (V, E) gồm một tập khác rỗng V mà cácphần tử của nó gọi là các đỉnh và một tập E mà các phần tử của nó gọi là các cung, đólà các cặp có thứ tự của các phần tử thuộc V.3.1.5. Định nghĩa: Một đa đồ thị có hướng G = (V, E) gồm một tập khác rỗng V màcác phần tử của nó gọi là các đỉnh và một họ E mà các phần tử của nó gọi là các cung,đó là các cặp có thứ tự của các phần tử thuộc V. Đồ thị vô hướng nhận được từ đồ thị có hướng G bằng cách xoá bỏ các chiềumũi tên trên các cung được gọi là đồ thị vô hướng nền của G.Thí dụ 2: v1 v2 v3 v3 v5 v1 v2 V5 v6 v7 v4 v5 v6 Đồ thị có hướng Đa đồ thị có hướng 38Thí dụ 3: 1) Đồ thị “lấn tổ” trong sinh thái học. Đồ thị được dùng trong nhiều môhình ...